水库大坝渗流控制与灌浆处理

程园园

【摘要】水库大坝由于渗流破坏造成水库失事占有一定的比例，渗流稳定对大坝安全至关重要。对非正常渗流如何进行检测，如何制定和调整加固处理方案，施工步骤及如何实施更加切合实际的施工方案提出新的思路。

【关键词】大坝安全；非正常渗流；处理方案；充填灌浆

1、渗流与大坝失事

由于渗流原因所造成的水库大坝失事比例不同文献给出不同结果，但接近半数的高比例还是占多数的。差异的存在是失事原因的归类，由于渗流原因造成失事分为两种情况，一类是直观也是常见的，由于出现非正常渗流，渗流量过大造成的，而另一类，出逸点渗流量正常有的还偏小，由于坝体内孔隙水压力增高，如坝体浸润线过高引起土体强度指标下降，这一类与坝体排水有关，实际原因也是渗流，分析失事原因时将这一情况归类于排水降压工程措施失效上。渗流稳定对大坝安全至关重要，对于新建水库和水库除险加固工程必须引起高度重视，特别是土石坝，很少有由于坝体稳定问题失事的，渗流破坏造成失事的是占大多数的。

2、大坝渗流稳定控制

没有任何手段可以阻止大坝渗流的存在，对渗流进行控制对大坝安全至关重要。控制好渗流，大坝的安全具有了一定的安全把握。坝体的防渗体设计与施工必须保证渗透系数和水力比降满足渗透稳定要求，防止渗透变形的发生。渗透系数和水力比降是互为关联的，防止渗透变形的发生从两个方面采取措施，其一是减小水力梯度，具体措施，降低水头或增加渗径，增加渗径是工程普遍采用的，一般采用水平和垂直防渗方式延长渗径。其二在渗流溢出处设反滤，这项措施对提高土体允许水力比降，保证渗流稳定至关重要，但现实情况是，科学合理的反滤体设计和施工质量使这一措施大打折扣。

3、水库大坝非正常渗流

非正常渗流危及大坝安全，也是较难处理的大坝病害。非正常渗流的现场表现，在背水坝坡上出现坡面土体饱和区，经扰动形成沼泽化；排水棱体处或远离棱体下游处出现以隐流、线流、股流等型式的过大流量的渗流量；少见的在棱体处有流水声响，或上游坝坡附近水面出现漏斗状漩涡。上述情况的出现可以判断已产生贯通性集中渗流。产生的原因是多种的，不论是由变形形成的贯穿性裂缝，还是剪切裂缝或是拉裂缝等，大部分与施工质量有关。但有一种形成原因要引起设计和施工的注意，对坝体内两种相互接触材质的弹性模量差异过大的接触部位，必须引起高度重视，如在岩基上的土坝坝基、坝体内有残丘的接触部位、输水涵管管壁四周部位等。其接触体弹性模量的差异导致固结变形相互不能协调，产生裂缝，续而发生渗透破坏与变形破坏的相互作用，结果贯穿性的集中渗流发生，这类案例很多，可以引以为戒。

4、非正常渗流的处理方案

在渗流处理技术方案上，目前国内解决坝体渗流病害时的原则必须形成连续的防渗帷幕，对防渗的厚度和密实度还提出设计要求。防渗帷幕对于水库大坝筑坝材料的密度和强度指标进入衰退老化期的病险库加固是必要的，但对于大坝出现非正常渗流的处理方案上，不一定采用幕墙封闭的处理方式，实践证明，防渗幕墙方案在处理非正渗流时不能持久发挥效益，当贯穿性的集中渗流形成后，采用防渗帷幕方案，实际上是对不需加固部位进行了多余的防渗处理，而对已形成通道，需要全部充填的部位只对切割到的部分空洞段实施了封堵，对于未填充的空穴空间仍充满水体，存在水压力，随着库水位变化，水压力在时间和细微通道作用下，最后会再次形成渗流通道。也就是说对发生贯穿性渗流只依靠采取防渗帷幕方案不仅经济性差，防渗效果的耐久性也不好。

5、非正常渗流的灌浆处理

对渗漏通道充填灌浆是普遍采用的手段，充填灌浆是通过钻孔向坝体内灌浆，灌入浆液使裂缝孔隙充填粘合，形成一定强度具有阻水性能的固体。同时在充填过程中灌浆产生挤压力，对周围土体产生挤压效应，使未能进入浆液的细小裂缝受到压缩和挤密。根据灌浆充填裂缝机理，充填灌浆对水库大坝非正常渗流病害整治效果显著。具体的技术方案分为两个步骤，空隙切割灌浆与空隙充填弥合灌浆。第一步，空隙切割灌浆，这一步实际意义不是充填孔隙，是确定通向贯通通道的灌浆孔位置，实施时通过吃浆量判断灌浆孔与空洞部位是否联通。灌浆采用粘土浆液，由于它颗粒细小，可分散成粒径0..001—5um的微粒，施灌分散程度高，这就为流入切割空隙和吃浆表现创造了条件。当一旦有大量吃浆表现，就找准了第一孔，续而沿着渗流方向延伸顺势跟进，不断找准与空洞相连的灌浆孔，沿渗流通道布均灌浆孔，完成空隙切割灌浆。要注意施工顺序，是从大坝背水坡下游溢出点附近开始向上游实施。第二步充填弥合灌浆，灌浆方法是常规的，要注意的是灌浆材料的采用，根据对片状、蜂窝状、和脉管型洞穴类型的不同，施灌材料所形成封堵机理的不同，采用水泥浆、水泥砂浆浆液。一般先采用水泥浆施灌，当吃浆量大时改为水泥砂浆，不要过早使用水泥砂浆，会造成对渗流通道拦驾而不能对整个通道充填密实。另一点注意的是施工顺序自大坝上游顺坝坡向下游施工。

6、土坝非正常渗流检测

一旦坝体出现非正常渗流会引相关部门高度重视，请专业检测部门对坝体进行检测，查找渗流位置。对均质土坝坝体内部产生的集中渗流，一般采用物探检测的方法，有高密度电法和自然电场法等。高密度电法根据富水区较正常介质电阻率低的特点，通过观测地下介质电阻率的变化，可检测出渗流部位所形成的渗漏带；自然电场法利用水流破坏了电位的平衡，形成了极化，产生了过滤电场，通过自然电位的变化确定集中滲流位置。多项工程检测结果显示，由于物探是间接推断，检测结果与实际相符的情况不多，有的还大相径庭。介绍一种简易测压管观测方法，从溢出处沿坝坡向上埋设临时测压管，具体方法，将直径5cm的塑料pvc管四周钻孔，用硬质木料做成直径6cm冲头，一头尖的，另一端缩径后与塑料管固定。用一钢管穿入塑料管对着冲头打入，观察各位置管内水位变化，判断渗流通道，实践证明，这是一种直观的即经济又行之有效渗流检测方法。

参考文献：

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